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DNA-Sequenzen helfen bei der Suche nach Antibiotika

02.11.1998  00:00 Uhr

-Pharmazie

Govi-Verlag

DNA-Sequenzen helfen bei der Suche
nach Antibiotika

Seit zwei Jahrzehnten fahnden Arzneimittelforscher nach neuen Antibiotika, um die wandlungsfähigen Krankheitserreger zu bekämpfen; bis vor kurzem jedoch ohne großen Erfolg. Nun liefern die Erbinformationen der Mikroorganismen neuartige Ansätze bei der Antibiotika-Suche. Genforscher haben mittlerweile das komplette Genom mehrerer Krankheitserreger entschlüsselt. Die Wissenschaftler lernen die Tricks der Mikroben genauer kennen und charakterisieren ihre "Achillesfersen".

Die erste vollständige Sequenzierung eines bakteriellen Genoms wurde vor drei Jahren abgeschlossen. Forscher des Institute for Genomic Research (TIGR) im kalifornischen Rockville bestimmten die Erbinformation von Haemophilus influenzae. Mittlerweile liegen die kompletten Erbinformationen von vierzehn Mikroorganismen vor. Darunter ist der Erreger der Lyme-Borelliose, Borrelia burgdorferi, der Tuberkulose-Auslöser Mycobacterium tuberculosis und der Magengeschwür-verursachende Helicobacter pylori.

Jüngstes Produkt der Anstrengungen des TIGR unter Leitung von Craig Venter ist die Sequenz des Syphilis-Erregers Treponema pallidum. Für den amerikanischen Biologen Venter, den Kollegen mittlerweile "Mr. Genome" nennen, ist die riesige Datenmenge, die das Genom eines Lebewesens liefert, ein "archäologischer Text".

Die Erbinformation des kleinsten sequenzierten Bakteriums Mycoplasma genitalium besteht aus über 580.000 Buchstaben. Es kommt mit den Bauanleitungen für nur 470 Proteine aus. Das Genom des Darmbakteriums Escherichia coli ist dagegen fast zehnmal so groß und enthält die Informationen für 4.300 verschiedene Eiweißmoleküle.

Computer stellen die wichtigsten Hilfsmittel für das Entziffern dieser genetischen Texte dar. Spezielle Programme vergleichen die Gensequenzen der verschiedenen Organismen. Die Ergebnisse liefern Evolutionsforschern Aufschlüsse über die Abstammung und den Grad der Verwandtschaft.

Mit Hilfe der Daten könnten grundlegende Fragen der bakteriellen Evolution geklärt werden, prognostiziert Russell Doolittle vom Center for Molecular Genetics der University of California. Aber auch die Medizin profitiert vom Vergleich der Bakterien-Genome. "Für die Wissenschaftler ergibt sich das erste Mal die Chance, im Erbgut nach genau jenen Genen zu suchen, die für das Wachstum der Bakterien oder für ihre Fähigkeit, menschliche Zellen zu befallen, maßgeblich sind", erklärte Martin Rosenberg, Direktor der Infektionsforschung bei SmithKline Beecham in Philadelphia kürzlich während eines Vortrags in Berlin. Weltweit entschlüsselten Wissenschaftler mittlerweile die Erbinformationen von 50 weiteren Mikroorganismen.

Bei SmithKline Beecham klärten Wissenschaftler die Sequenz spezifischer Staphylococcus-Proteine, nämlich sämtlicher 19 Varianten der sogenannten Aminoacyl-tRNA-Synthetasen auf. Die Synthetasen sind an der Eiweißsynthese in der Zelle beteiligt. Werden diese Proteine durch neue Wirkstoffe gezielt inaktiviert, gehen die Zellen zugrunde, da ihre Proteinsynthese gestört ist. Mittlerweile testet das amerikanische Pharmaunternehmen Substanzen, die die Eiweißbildung hemmen. Die neuartigen Wirkstoffe befinden sich allerdings noch in der präklinischen Entwicklung.

Einen anderen Weg, den "Achillesfersen" eines Krankheitserregers auf die Spur zu kommen, verfolgen die Forscher bei dem Tuberkelbakterium. Nachdem Wissenschaftler die Erbinformation eines etablierten Laborstammes des Tuberkulose-Erregers dechiffrierten, entschlüsselt man im TIGR zur Zeit die Sequenz einer hochansteckenden Variante des Erregers. Der Vergleich beider Genome, so hoffen die Experten, könnte die Ursache der unterschiedlichen Virulenz beider Stämme zu Tage fördern. Mit Hilfe der Auswertung konnten sie schon heute über 70 Prozent der sequenzierten Mycobakterium-Gene eine Funktion zuweisen. Schwachstellen des Tuberkulose-Erregers, an denen künftige Wirkstoffe angreifen könnten, sind die Biosynthesewege der Lipo- und Glykoproteine, Glykolipide sowie Prozesse, die zur Spaltung von Proteinen führen. Wie lange es dauern wird, bis die neuen Antibiotika in den Regalen der Apotheken stehen, kann allerdings noch niemand sagen.

PZ-Artikel von Angela Haese, Berlin

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